Un regolatore buck bifase ad elevate prestazioni

I progettisti di linee di tensione a bassa uscita per sistemi di comunicazione, di rete, di server e industriali devono far fronte al problema di ottenere correnti di carico ed efficienza maggiori pur con lo spazio su scheda sempre più ridotto. Il regolatore buck a doppia uscita LTC3774 di Linear Technology allevia il problema interfacciandosi agevolmente con dispositivi DrMos, offrendo elevata efficienza e piccole dimensioni, poiché integra il MosFet e il driver del gate nello stesso dispositivo. L’LTC3774 può rilevare la corrente presente nella Dcr dell’induttore anche a valori bassissimi della resistenza - fino a 0,2mΩ - migliorando l’efficienza poiché elimina la necessità di un resistore di rilevazione discreto. L’architettura in current mode di picco dell’LTC3774 assicura sia il limite della corrente che la condivisione intrinseca della corrente a ogni ciclo nonché compensazione di tipo II, facile da progettare.

Convertitore ad alta efficienza con ingombro ridotto
LTC3774 è un convertitore bifase da 1,2V/60A funzionante a una frequenza di commutazione di 400 kHz. Lo stadio di potenza per ciascuna fase è il DrMos FDMF6820A, disponibile in un package Qfn da 6 × 6 mm, e un induttore di ferrite a singolo avvolgimento da 0,3 µH con una Dcr tipica di 0,325 mΩ. La massima efficienza di carico che ne risulta è pari all’89,8%. Il nucleo del convertitore ha una densità di corrente pari a 50A/in2. Le uscite Pwm dell’LTC3774 sono progettate per pilotare dispositivi DrMos con un ingresso Pwm a tre livelli. Quando il segnale Pwm è a livello alto, il Fet superiore è On, e quando è a livello basso, è On il Fet inferiore; infine, quando il segnale Pwm è flottante, sia il Fet superiore che quello inferiore sono Off. Questo stato viene utilizzato per bloccare la corrente inversa dell’induttore quando l’LTC3774 è impostato per il funzionamento in modalità di salto degli impulsi o in modalità di burst, offrendo un passaggio regolare allo stato On in un’uscita prepolarizzata. Le uscite Pwm dell’LTC3774 possono interfacciarsi con dispositivi Power Block e driver di gate dotati di MosFet esterni.

Rilevazione tramite Dcr
La funzionalità di rilevazione con Dcr ultrabassa è il risultato di un’innovativa tecnica che migliora il rapporto segnale/rumore del segnale di rilevazione della corrente. Il filtro esterno collegato al pin Snsa+ amplifica la parte Ca della corrente rilevata con la Dcr, mentre la corrente Cc viene rilevata mediante il pin Snsd+, amplificata internamente e sommata alla parte Ca. Questo segnale di rilevazione di corrente ricostruito e rilevato dal comparatore di corrente LTC3774 viene effettivamente amplificato di un fattore cinque, consentendo al convertitore di rimanere stabile e mantenere la precisione del limite di corrente per valori della Dcr dell’induttore bassissimi, fino a 0,2 mΩ. L’LTC3774 offre cinque impostazioni per il limite di corrente, fra 10 e 30 mV, con errore nel caso peggiore nell’intervallo di temperatura pari a ±1,25 mV. Con il controllo in modalità di corrente, la condivisione di corrente tra le fasi è bilanciata con scarto ridottissimo. Il convertitore da 1,2V/60A funzionante a pieno carico produce una differenza di temperatura tra le due fasi minore di 1°C. L’LTC3774 offre regolazione precisa della tensione di uscita. L’uscita di ciascuna fase viene rilevata con un amplificatore differenziale inserito a valle del divisore di retroazione per compensare eventuali cadute I·R sulla scheda di circuiti. La precisione totale della tensione di retroazione regolata è pari a ±0,75% nell’intervallo di temperatura, mentre l’intervallo della tensione di uscita dell’LTC3774 va da 0,6V a 3,5V.

Funzionamento PolyPhase e robustezza
L’LTC3774 è dotato di pin CLKin e CLKout per il funzionamento PolyPhase, fino a 12 fasi. Il funzionamento PolyPhase riduce la corrente di ripple per i condensatori d’ingresso e nei casi in cui le fasi sono collegate tra di loro, riduce il ripple della tensione di uscita e assicura una risposta più veloce al gradino di carico. È possibile migliorare ulteriormente l’affidabilità di convertitori PolyPhase a uscita singola, ridondanti (N + 1) inserendo circuiti Hot Swap nei circuiti a diodo ideali e d’ingresso all’uscita di ciascuna fase. Se un MosFet si guasta, il guasto viene isolato e l’uscita è protetta, quindi continua a regolare. L’affidabilità è migliorata ulteriormente grazie al pin HIZB dell’LTC3774, che rende flottante l’uscita Pwm quando viene rilevato un guasto, consentendo uno spegnimento più sicuro del DrMos. Altre funzionalità: ripristino graduale da un sovraccarico di uscita, rilevazione a Dcr compensata con Ntc opzionale, intervallo della frequenza di commutazione agganciabile in fase compreso tra 200kHz e 1,2MHz, e intervallo della tensione d’ingresso da 4,5 a 38 V.

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